Šviesos diodai paukštininkystėje
Savo kalboje „Kaip padaryti jauniklius laimingus“ 2014 m. „Strategies in Light“ konferencijoje „Once Innovations“ prezidentas Brianas Wilcoxas ištyrė įtikinamus mokslinius įrodymus, patvirtinančius teiginį, kad LED apšvietimas suteikia ekonominę naudą, kuri yra ne tik mažesnės energijos sąnaudos, bet ir iš tikrųjų duoda teigiamų rezultatų. taip padidintos pajamos — paukščių auginimo ir gamybos srityse. Čia mes atidžiau pažvelgsime į paukštienos taikymą.
Nors šviesos diodai turi pranašumą prieš kitus žemės ūkio apšvietimo pasirinkimus, nes jie gali veiksmingai ir teisingai imituoti saulės šviesą, jų galimybė sukurti pritaikomą, reguliuojamą spektrą gali būti didžiausia jų savybė. Gyvūnų spektro poreikiai ir jų spektrinis jautrumas skiriasi nuo žmonių. Ūkininkai savo tvartuose gali sukurti savo gyvuliams apšvietimo aplinką, kuri pagerintų sveikatą ir gerovę, taigi pagerintų vystymąsi, kartu mažindami energijos ir pašarų sąnaudas, optimizuodami spektro, apšvitos ir moduliavimo naudojimą.
Naminių paukščių tvartų apšvietimas yra vienas iš perspektyviausių žemės ūkio šviesos diodų naudojimo būdų, daugiausia dėl didelių skirtumų tarp to, kaip žmonės ir paukščiai sugeria, suvokia ir reaguoja į fotonus. Šviesos diodų pagrindu sukurtos technologijos gali pasinaudoti šiais skirtumais, kad sumažintų šviestuvų kainą, padidintų svorio padidėjimą ir raumenų ir kaulų sistemos vystymąsi, greičiau subręstų viščiukai, skirti dėti kiaušinius, pagerintų pašarų konversiją, pakeistų melatonino gamybą, padidintų kiaušinių išeigą ir kokybę, kontroliuotų. reprodukcinius ciklus ir pailgina reprodukcinį gyvenimą.
Trichromantai, jautrūs raudonai, žaliai ir mėlynai spektro energijai, yra žmonės. Žmogaus jautrumas pasiekia aukščiausią tašką apie 550 nanometrų (žalia spalva) ir palaipsniui mažėja judant link raudonos ir mėlynos spalvos spektrų. Žmonės sugeria fotonus per fotopigmentus rodopsiną (strypelius), jodopsiną (kūgius) ir melanopsiną, kurie visiškai priklauso nuo tinklainės priėmimo.
Paukščio tinklainė taip pat gali sugerti fotonus dėl melanopsino, strypų ir kūgių. Tačiau jie taip pat paima fotonus per aktyvius fotoreceptorius, esančius kankorėžinėje liaukoje, esančioje smegenų viršuje (kankorėžinė recepcija). Nuostabu, kad jie taip pat priima fotonus per giliuosius encefalinius fotoreceptorius (pagumburio priėmimas).
Quad-chromantai yra naminiai paukščiai. Vištų didžiausias jautrumas žaliai 550 nm, panašus į žmonių. Tačiau jie taip pat turi didesnį jautrumą ultravioletiniams (UV), raudonai ir mėlynai šviesai. Manoma, kad to priežastis yra jų protėviai. Dėl žalių lapų, dengiančių medžių lajas, Pietų Azijos atogrąžų miškai filtruoja šviesą. Kai maksimalus diapazonas yra 450 nm (12 kartų didesnis už žmogaus jautrumą) ir 640 nm, paukštis padidino jautrumą mėlynai ir raudonai (4 kartus didesnis nei žmogaus jautrumas). Tačiau bene ryškiausias skirtumas tarp paukščių ir žmonių yra tas, kad paukščiai gali matyti UV šviesą akimis (smailė ties 385 nm). Labiausiai tiriamos naminių paukščių gebėjimo pajusti UV šviesą priežastys. Du pagrindiniai įtariamieji yra maisto ir pulko atpažinimo gebėjimas.
Kiekvienas atspalvis skirtingai veikia paukštienos fiziologiją. Pavyzdžiui, skatindama palydovinių ląstelių dauginimąsi skeleto raumenyse, žalia šviesa labai pagreitina augimo greitį jauname amžiuje. Mėlyna šviesa padidina androgenų kiekį plazmoje, o tai skatina vystymąsi vėlesniame amžiuje. Žemo dažnio mėlyna šviesa slopina judėjimą. Tai taip pat sumažina kanibalizmo paplitimą tarp pagyvenusių žmonių (ypač tarp žmonių maistui auginamų viščiukų broilerių). Dėl stipresnio testosterono išsiskyrimo stimuliavimo, kai naudojami kartu, žalia ir mėlyna šviesa skatina miofiberų susidarymą. Iš viso buvo įrodyta, kad mėlyna šviesa gali padidinti pašarų konversiją iki 4 procentų, sumažinti savikainą už svarą iki 3 procentų ir padidinti bendrą gyvąjį svorį iki 5 procentų.
Auginimo laikotarpio pradžioje raudona šviesa stimuliuoja ir skatina lytinį aktyvumą, taip pat pagreitina viščiukų ir kalakutų augimo greitį. Be to, tai pagerina judrumą, o tai sumažina kojų problemų auginimo fazės pabaigoje. Raudona šviesa sumažina pašaro sunaudojimą vienam kiaušiniui, išlaikant tą patį kiaušinio dydį, trynio ir albumino svorį, lukšto svorį ir storį. Apskritai buvo įrodyta, kad raudona šviesa gali pailginti didžiausią gamybos laikotarpį, padidinti kiaušinių gamybą iki 38 kiaušinių vienai vištai ir galbūt sumažinti maisto suvartojimą iki 20 procentų.
Energijos vartojimo efektyvumas yra būtinas sėkmei.
Didelė visos sunaudojamos energijos dalis sunaudojama žemės ūkio apšvietimui. Žemės ūkio įmonės yra susitelkusios siaurame geografiniame regione, turi panašias apšvietimo sistemas, greitai modifikuojamos ir gerai reaguoja į paskatas. Remiantis Amerikos energijos vartojimo efektyvumo tarybos (ACEEE) duomenimis, Šiaurės Amerikos, ypač Vidurio Vakarų, žemės ūkio pramonė gali sutaupyti 1 milijardą dolerių per metus. Tam prilyginami du atominiai reaktoriai. Pasak Kate Farley iš ACEEE, 7 procentai ūkyje patiriamų išlaidų yra susijusios su energija. Su subsidijomis, dotacijomis ir kitomis paskatomis pakeitus kaitrinį apšvietimą prie LED apšvietimo, vienam tvartui būtų galima sutaupyti 2000 USD energijos. Šie sumažinimai ženkliai padidintų kiekvieno tvarto pelningumą ūkininkams.
Pagalvokite apie energijos taupymą visoje rinkoje. Šeši iš 10 geriausių kiaušinių gamintojų yra Vidurio vakaruose, kur visoje šalyje yra daugiau nei 2500 kiaušinių sluoksnių gamyklų. Kiekvienai sluoksnio veiklai vienam įrenginiui vidutiniškai naudojama 800 kaitrinių lempų. Pakeitus šias lemputes šviesos diodais, būtų sutaupyta 800 lempučių (9W - 3W)/šviesa 16 valandų per dieną 365 dienas per metus arba 28 032 kWh vienai operacijai. Ajovoje, Ohajo valstijoje ir Indianoje, 42 proc. sluoksnių operacijų, energijos suvartojimas sumažėjo 70 mln. (milijonų) kWh tik šiose trijose valstijose.
Kadangi broilerių rinka sunaudoja keturis kartus daugiau energijos nei skerdenų, taupymas yra daug labiau pastebimas. Didžioji jų dalis yra pietryčių ir pietų centrinėse valstijose, o daugelis jų vis dar naudoja neefektyvų apšvietimą. Remiantis 4 tvartais / ūkiu, 132 žiburiais / tvartu, 100 W / šviesa, 18 valandų per dieną, 52 dienas / pulku ir 5,5 pulko per metus, kaitrinės šviesos energijos suvartojimas broilerių ūkiuose yra vidutiniškai 271 814 kWh vienam ūkiui per metus.
Energijos sutaupymą apskaičiavo dr. Joey Bray iš Steveno F. Ostino universiteto Nacogdoches mieste, Teksase, palygindamas AgriShift LED technologiją iš Once Innovations su dabartinėmis kaitrinėmis ir HPS lemputėmis gamybos sąrankoje. Remiantis Bray broilerių tyrimu, tipiškame broilerių ūkyje, naudojant įprastą kaitrinę / HPS sistemą, vienam pulkui kasmet sunaudota 3837 kWh. „AgriShift“ šviesos diodai sumažino energijos sąnaudas tame pačiame ūkyje daugiau nei 95 procentais kiekvienam ūkiui kiekvienam pulkui – tik iki 109 kWh. Taikant tai visame sektoriuje, būtų galima sutaupyti nuo 2 iki 5 milijardų kWh energijos, o tai prilygtų visos atominės elektrinės našumui. Daugiau informacijos apie „Once Innovations“ ir „AgriShift“ rasite skyriuje „LED žemės ūkio sprendimas naudoja autonominį kintamosios srovės dizainą“.
Taip pat verta paminėti energijos taupymą įmonėms, gaminančioms kiaulieną. Vidurio vakaruose iš viso yra 1,8 milijono šviesos lizdų, kurių dauguma yra CFL, ir yra aštuonios iš 10 geriausių kiaulių valstijų. Vidurio vakarai galėtų sutaupyti 540 mln. kWh, perjungę į LED kiaulių žibintus, tai sutaupytų 52,2 mln. kWh (CFL) - 25,2 mln. kWh (SSL)=27M kWh - 20 val. per dieną {{ 10 dienų.
Normos ir nuolaidos
Didelės išankstinės sąnaudos buvo kliūtis, nepaisant pagerėjusio našumo, efektyvumo ir sumažėjusių bendros LED žemės ūkio apšvietimo įrangos nuosavybės sąnaudų. Taip yra iš dalies dėl to, kad nėra jokių žemės ūkio apšvietimo sektoriaus veikimo standartų, todėl LED pagrindu pagamintų žemės ūkio apšvietimo produktų vartotojams sunku gauti naudos iš komunalinių nuolaidų už energiją taupančius kaitinamuosius ir CFL apšvietimo produktus, naudojamus gyvenamosiose ir komercinėse patalpose. .
Dabartiniuose apšvietimo standartuose pagrindinis dėmesys skiriamas apšvietimo efektyvumui ir kriterijams, susijusiems su žmonėmis, dirbančiais gyvenamosiose ir komercinėse patalpose. Komercinės apšvietimo prekės turi DesignLights Consortium (DLC) ženklą, o energiją taupantys plataus vartojimo apšvietimo gaminiai – Energy Star logotipu. Deja, nėra žemės ūkio apšvietimo įrangos veikimo standarto ar etiketės. Dėl šios priežasties komunalinėms įmonėms sunku įtraukti šiuos įrenginius į savo nuolaidų programas, todėl jos atsiduria akivaizdžiai nepalankioje ekonominėje padėtyje. Ūkininkai vis tiek gali gauti nuolaidą, modifikuodami bendrosios paskirties plataus vartojimo ir komercinius apšvietimo gaminius savo tvartuose (dėl to gali prireikti juos įmontuoti į tvirtą arba drėgną vietą pritaikytą šviestuvą), tačiau jau parduodamus apšvietimo produktus, pagamintus specialiai gyvūnams ir tvartams. aplinkos paprastai netinka.
Žemės ūkio apšvietimo produktų tiekėjai ir naudotojai (pavyzdžiui, ūkininkai) reikalauja programos, kuri ypač išrikiuoja apšvietimo elementus pagal žemės ūkio našumą. Tokia schema klientams ir energijos tiekėjams suteiktų žinių, kurių jiems reikia norint įvertinti ūkio apšvietimo galimybes, tuo pačiu sudarant vienodas sąlygas gauti nuolaidas. Jis gali būti įtrauktas kaip Energy Star arba DLC dalis arba netgi gali veikti atskirai. Idealus standartas atitiktų svarbias eksploatacines charakteristikas, įskaitant ilgaamžiškumą, našumą, patikimumą ir saugumą, ir užtikrintų įvairių paslaugų nuoseklumą. Standartas jau kuriamas, o daugelis komunalinių paslaugų jau pareiškė norą dalyvauti.
žemės ūkio ateitį
Didžioji dalis mokslinių tyrimų ir plėtros veiklos dabar yra sutelkta į kiaulių ir paukštininkystės pramonę, tačiau „Once Innovations“ technologija taip pat gali būti naudojama akvakultūros, pieninių galvijų ir arklių pramonėje. Pavyzdžiui, raudona šviesa yra nematoma gyvūnams, tokiems kaip kiaulės, galvijai ir arkliai, todėl naktį šviesa pritemdoma iki raudono spektro, kad būtų galima atlikti techninę priežiūrą nepažeidžiant gyvulių. Žmonių ligoninės taiko panašią strategiją, leidžiančią darbuotojams naktimis klajoti nenaudojant baltos šviesos, kuri sumažintų melatonino sintezę ir sutrikdytų pacientų miegą. (Jei reikia papildomos informacijos apie sveikatos priežiūroje naudojamą apšvietimą, žr. šio numerio skyrių „Kietojo kūno apšvietimas išryškina tikrus šiuolaikinės sveikatos priežiūros atspalvius“.)
Be to, tvenkinio buveinei žuvims ir vėžiagyviams tvarkyti gali būti naudojami pritaikyti spektrai. Vykdomi universiteto tyrimai, vertinantys LED apšvietimo poveikį krabų auginimui, o Kinijos ir Belizo komerciniuose tvenkiniuose kaip pavyzdį įdiegtos „AquaShift“ apšvietimo sistemos. Pasaulinės kietojo žemės ūkio apšvietimo rinkos potencialas yra daugiau nei 17 milijardų USD. Tai tik padidės, nes LED gamintojai atras naujus šviesos naudojimo būdus, kad pagerintų gyvūnų gerovę, padidintų žemės ūkio produkciją ir sumažintų energijos sąnaudas.
